Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The purpose of this project was to use a new in vitro method to estimate rumen protein degradation (proteolysis) in a series of fresh forages and silages. The new in vitro technique is less invasive than existing protein degradation techniques (nylon bag incubations in fistulated cows), and is easy to perform. The technique builds on the in vitro gas production technique and is based on the fact that sulphides- particularly hydrogen sulphide (H2S)- are important products from rumen proteolysis.

Four experiments are included in this report and they were set up at IGER, Aberystwyth, U.K. One of the experiments included freeze dried silage and three were conducted with fresh herbage (grasses or legumes). One study looked at effects of different species and varieties of grass (Cocksfoot, Meadow Fescue, Ryegrass, Tall Fescue and Timothy) and the legume Lotus spp. Investigations of the effect of wilting time were made by studying ryegrass wilted for 48, 24, 12, 3 and 0 hours. The third study looked at the effects of silage additives. Untreated silage was compared to silage prepared with formic acid, and silages prepared with inoculants containing lactic acid bacteria ('Power Start' or 'Pioneer'). The work also included an investigation of the effects of tannin levels in Lotus spp. on the production of H2S.

In each experiment, the plant material was incubated with rumen fluid for 12 hours. Measurements of H2S production were made 2, 4, 6, 8 and 12 hours after the start of incubations. The amount of H2S formed was also compared to the crude protein content of the plant material.

It was shown that Lotus spp. produced significantly lower levels of hydrogen sulphide than grasses. In the experiment where the effect of wilting duration was studied, there was no significant difference between samples when the total production of hydrogen sulphide was measured. However, when comparing the amount of H2S formation to the crude protein content of the plant material, grass wilted for 48 hours had significantly lower H2S production.

In the experiment comparing different silage additive treatments, the untreated silage had significantly lower production of H2S than the other silages. When studying the effect of tannins, it was showed that Lotus, containing the highest levels of tannins, produced larger amounts of H2S than the other varieties.

The in vitro gas production technique used in this work was easy to work with and some of the results were similar to the literature but unexpected differences were also observed. In the experiments studying the effect of inoculants in silage and the tannin content in Lotus, the results differed from the literature. Analysis of sulphides might not be a reliable measurement of protein degradation in the materials because of the reaction of H2S with hydrogen cyanide produced when cyanogenic tissues are damaged. These results emphasise the importance of further research and evaluations to improve the accuracy of the in vitro H2S production technique.

Syftet med detta arbete var att utveckla en in vitro metod för att undersöka
proteinnedbrytning (protolys) i vommen. Målet är en metod som inte kräver
försöksdjur men ändå är lätt att använda och ger säkra resultat. I försöket mättes
mängden vätesulfid (H2S) som bildas i vommen under fermentation av fodermaterial.
Anledningen till att H2S analyserades är baserat på resultat som visar att sulfider är
viktiga produkter från protolys i vommen.
I försöket ingick fyra experiment, varav tre med färskt gräs och ett med ensilage. Alla
experimenten utfördes vid IGER, Aberystwyth, Storbritannien. Det undersöktes
vilken inverkan sorter och arter av växter har på bildningen av vätesulfid. I detta
experiment jämfördes olika arter och sorter av gräs (hundäxing, rajgräs, rörsvingel,
timotej och ängssvingel) samt ingick baljväxten kärringtand. Påverkan av
torkningstid av gräs undersöktes då vätesulfidproduktionen från rajgräs som torkats i
48, 24, 12, 3 eller 0 timmar mättes. I försöket ingick även att studera vilken effekt
olika behandlingar av ensilage har på vätesulfidbildning. I detta experiment ingick
ensilage utan tillsatsmedel och ensilage som behandlats med myrsyra. Dessutom
analyserades ensilage som behandlats med två olika kulturer av mjölksyrabakterier
(Power Start TM och Pioneer). I det fjärde experimentet studerades om olika
tannininnehåll i kärringtand ledde till skillnader i mängd bildad vätesulfid..
I alla experimenten inkuberades växtmaterialet tillsammans med vomvätska i
medicinflaskor under 12 timmar. Mätningar av bildad mängd H2S gjordes 2, 4, 6, 8
och 12 timmar efter att inkubationen påbörjats. Mängden bildad vätesulfid jämfördes
även med råproteininnehållet hos de analyserade växterna.
I studien framkom att det var signifikant mindre vätesulfidproduktion från baljväxten
kärringtand än från gräs. Det framkom i studien att varianten av kärringtand med
högt innehåll av tanniner producerade mer vätesulfid än de andra exemplaren.
Vid jämförelser mellan gräs som torkats under olika lång tid, påvisades inga stora
skillnader i den totala bildningen av H2S men när mängden sattes i relation till
råproteininnehållet påvisades signifikant lägre andel vätesulfid i de flaskor med gräs
som torkats under 48 timmar.
När effekten av tillsatsmedel i ensilage undersöktes, visades att mindre mängd
vätesulfid bildades i flaskorna med ensilage utan tillsatsmedel än för de där
tillsatsmedel använts.
Gas in vitro-metoden som användes i detta arbete var lätt att utföra och gav i några
fall liknande svar som i litteraturen, men även olikheter påvisades. I de experiment
som undersökte effekten av tillsatsmedel i ensilage och tanniner i kärringtand, skilde
sig resultaten tydligt från litteraturen. Möjligen är inte analys av sulfider en bra
måttstock på proteinnedbrytning hos dessa växtmaterial. Dessa resultat understryker
vikten av behovet av mer forskning inom området och utveckling av att förbättra
noggrannheten hos utrustningen.